Ondanks de continue blootstelling aan pathogenen zoals bacteriën, virussen en schimmels, is het lichaam goed uitgerust met immuun mechanisme dat bescherming tegen infectie. Het aangeboren immuunsysteem is de eerste lijn van verdediging tegen binnendringende ziekteverwekkers en vertrouwt vooral op fagocytische cellen die herkennen en internaliseren buitenlandse doelen.
Fagocytose is een evolutionair geconserveerd cellulaire proces dat de engulfment van ongewenste deeltjes groter dan 0,5 micrometer omvat. Fagocytische cellen brengen uiteenlopende immuunreceptoren (ook bekend als receptoren patroonherkenning, PRRS) aan het celoppervlak waarmee zij pathogeen geassocieerde moleculaire patronen (PAMPs) aanwezig op pathogenen vóór verzwelging 3 herkennen. Pathogeen binding wordt gevolgd door clustering receptor op het celoppervlak en veroorzaakt de vorming van een fagocytische cup. Dit resulteert in-actine aangedreven membraan remodeling dat uitsteekt rondhet doel, uiteindelijk omhult het en knijpen-off om een discrete phagosomal vacuole 2, 5 vormen. De phagosome dan rijpt en verzuurt door latere fusie met late endosomen en lysosomen dat fagolysosoom 6 vormt.
Hoewel fagocytose wordt beschreven als receptor-gemedieerde en-actine aangedreven geval dit proces berust ook op spatiotemporeel modificatie van lipiden die het plasmamembraan samenstellen zoals phosphoinositides (PI) en sfingolipiden 7, 8. Terwijl actine polymerisatie wordt gedicteerd door een lokale ophoping van fosfoinositol-4,5-bifosfaat (PI (4,5) P2) aan de basis van de fagocytische cup, actine depolymerisatie afhankelijk van de omzetting van (PI (4,5) P 2 tot fosfoinositol-3,4,5-bifosfaat (PI (3,4,5) P3) 3, 9. Beide modificatieszijn essentieel als de eerstgenoemde leidt tot succesvolle uitbreiding van pseudopods rond het doel en deze maakt zinkende deeltjes in het cytosol van de fagocyt 10.
Cellen die het vermogen tot fagocytose hebben ofwel professionele fagocyten, zoals macrofagen / monocyten, granulocyten / neutrofielen en dendritische cellen (DC's) of niet-professionele fagocyten, zoals fibroblast epitheelcellen en 11. Fagocytose uitgevoerd door alle fagocyten speelt een centrale rol in het weefsel onderhoud en verbouwing, terwijl fagocytose uitgevoerd door professionele fagocyten is verantwoordelijk voor de coördinatie van het aangeboren en adaptieve immuunrespons tegen ziekteverwekkers. Professionele fagocyten niet alleen presenteren antigenen overspoelen en doodt de ziekteverwekker, maar ook de lymfoïde cellen van het adaptieve immuunsysteem. Dit draagt bij aan het vrijkomen van pro-inflammatoire cytokines en de betrokkenheid van lymfoïde cellen, wat tot gevolgsuccesvolle blokkade van infectie 12.
Conventionele biochemische technieken zijn instrumenteel bij het verkrijgen van kennis over de moleculaire mechanismen van verschillende cellulaire processen tijdens fagocytose, zoals post-translationele modificaties en diverse hoge-affiniteit associaties tussen eiwitten zijn. Het is echter moeilijk om informatie over de ruimtelijke en temporele dynamica van fagocytische gebeurtenissen met de conventionele biochemische werkwijzen te verkrijgen. Live-cell imaging niet alleen stelt ons in staat om cellulaire gebeurtenissen in een tijd gevoelige manier te controleren, maar ook stelt ons in staat om informatie in te winnen bij een enkele cel niveau. Hier beschrijven we een methode om de verschillende stadia van fagocytose te onderzoeken, alsmede het gehele proces spatiotemporeel geanalyseerd met behulp van confocale microscopie.